Задача 32: Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК)

Ниже представлен краткий и структурированный ответ на вопрос №32, который удобно переписать в тетрадь. Вопрос 32. Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК). Схема процесса и его значение. Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса, цикл лимонной кислоты) — это центральный путь метаболизма, в котором происходит окисление ацетильных групп до углекислого газа с образованием соединений, переносящих энергию. 1. Схема процесса (основные этапы): Процесс протекает в матриксе митохондрий. В цикл вступает Ацетил-КоА \( (CH_3-CO-SCoA) \), который образуется при распаде углеводов, жиров и белков. Основные реакции: 1) Конденсация ацетил-КоА с оксалоацетатом (щавелевоуксусной кислотой) с образованием цитрата (лимонной кислоты). 2) Изомеризация цитрата в изоцитрат. 3) Окислительное декарбоксилирование изоцитрата до \(\alpha\)-кетоглутарата (выделяется \(CO_2\) и \(NADH + H^+\)). 4) Окислительное декарбоксилирование \(\alpha\)-кетоглутарата до сукцинил-КоА (выделяется \(CO_2\) и \(NADH + H^+\)). 5) Превращение сукцинил-КоА в сукцинат (субстратное фосфорилирование, образуется \(GTP\), эквивалентный \(ATP\)). 6) Окисление сукцината в фумарат (образуется \(FADH_2\)). 7) Гидратация фумарата в малат. 8) Окисление малата в оксалоацетат (образуется \(NADH + H^+\)). Цикл замыкается. 2. Суммарное уравнение одного оборота цикла: \[ Acetyl-CoA + 3NAD^+ + FAD + GDP + P_i + 2H_2O \rightarrow 2CO_2 + 3NADH + 3H^+ + FADH_2 + GTP + CoA-SH \] 3. Энергетический баланс: За один оборот цикла образуется: — 3 молекулы \(NADH\) (дают по 2.5 или 3 \(ATP\) в цепи дыхания); — 1 молекула \(FADH_2\) (дает 1.5 или 2 \(ATP\)); — 1 молекула \(GTP\) (равна 1 \(ATP\)). Итого: суммарно за счет окисления одной молекулы ацетил-КоА образуется 10–12 молекул \(ATP\). 4. Биологическое значение ЦТК: 1) Интегративная функция: ЦТК является «общим котлом», в котором сходятся пути распада всех основных пищевых веществ (углеводов, липидов, белков). 2) Энергетическая функция: ЦТК поставляет водород для дыхательной цепи митохондрий, где вырабатывается основная масса \(ATP\). 3) Амфиболическая функция: промежуточные продукты цикла (например, \(\alpha\)-кетоглутарат, оксалоацетат) используются клеткой для синтеза других соединений — аминокислот, гема, глюкозы. 4) Водородгенерирующая функция: образование восстановленных коферментов \(NADH\) и \(FADH_2\).